Toolyard

محاكي البناء الضوئي والعوامل المحددة

المعادلات في هذه المحاكاة

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
O₂الأكسجينالغاز في الفقاعات؛ الضوء يشطر الماء ليطلقه، وثاني أكسيد الكربون يُبنى في السكر
I = I₁₀ × (10 cm ÷ d)²
Iشدة الضوء عند النبات (µmol من الفوتونات لكل m² في الثانية)قانون التربيع العكسي: ضعف المسافة يعني ربع الضوء
I₁₀الشدة عند 10 cm800 µmol m⁻² s⁻¹ لهذا المصباح؛ ضوء الشمس الكامل نحو 2,000
dبُعد المصباح d (cm)

بالقيم الحالية:

J = α × e × I
Jالمعدل الذي يمكن للضوء وحده أن يدعمه (فقاعات في الدقيقة)
αالفقاعات في الدقيقة لكل وحدة ضوء، عندما يكون الضوء هو الحد الوحيد0.1
eمدى استفادة النبات من هذا اللونالأحمر 1، الأبيض 0.75، الأزرق 0.75، الأخضر 0.3: الكلوروفيل يمتص الأحمر والأزرق ويعكس الأخضر

بالقيم الحالية:

P_max = 60 × f(T) × C ÷ (C + 2 mM)
P_maxالمعدل الذي يمكن للإنزيمات بلوغه مع ضوء غير محدود (فقاعات في الدقيقة)
Cثاني أكسيد الكربون والبيكربونات الذائبان (mM)0.5 mM من ماء الصنبور إضافة إلى ما تعطيه كربونات الصوديوم الهيدروجينية المضافة (غرام لكل لتر)، بـ 84 g لكل مول
f(T)معامل الحرارةيتضاعف كل 10 °C (Q₁₀ = 2) حتى تبدأ الإنزيمات بالتضرر فوق نحو 35 °C

بالقيم الحالية:

P = (J + P_max − √((J + P_max)² − 4θ J P_max)) ÷ 2θ، الصافي = P − R
Pالمعدل الإجمالي للتمثيل الضوئيالأصغر من J وP_max، مع انعطاف سلس بينهما (θ = 0.9)
Rالتنفسالنبات يستهلك الأكسجين طوال الوقت: 3 فقاعات في الدقيقة عند 25 °C، وتتضاعف كل 10 °C
netالفقاعات المنطلقة في الدقيقةصفر تحت نقطة التعويض، حيث يغطي التمثيل الضوئي التنفس بالكاد

بالقيم الحالية:

كيف تستخدم محاكي البناء الضوئي

  1. اضبط بُعد المصباح، ولون الضوء، وبيكربونات الصوديوم المضافة إلى الماء، ودرجة حرارة الماء. تطلق الإيلوديا فقاعات أكسجين من الساق المقطوعة، أسرع كلما زادت سرعة البناء الضوئي. وتعطي النتائج الفقاعات في الدقيقة، والضوء الذي يصل إلى النبات، والعامل الذي يحد السرعة في تلك اللحظة.
  2. اختر ما ترسم السرعة مقابله واضغط «عُدّ الفقاعات لمدة دقيقة»: تُسرَّع الدقيقة إلى ست ثوانٍ ويظهر العدد في الرسم كعلامة صفراء، أعلى قليلًا أو أدنى من منحنى النموذج، كما يحدث مع الأعداد الحقيقية. غيّر المتغير خطوة بخطوة وعُدّ مجددًا لتبني المنحنى، وابحث عن موضع استوائه.
  3. لاحظ كيف يتغير العامل المحدد: بعيدًا، يحد الضوء؛ وقريبًا، ثاني أكسيد الكربون أو درجة الحرارة، وفوق نحو 35 °C تبدأ الإنزيمات بالتلف. والضوء الأخضر لا يكاد يعمل. حاسبة المولارية تحوّل غرامات بيكربونات الصوديوم إلى تركيز، ومحاكي حركية الإنزيمات يبين لماذا تهم درجة الحرارة.

الأسئلة الشائعة

ما العوامل المحددة للبناء الضوئي؟

شدة الضوء، وتركيز ثاني أكسيد الكربون، ودرجة الحرارة. في كل لحظة تُكبح السرعة أساسًا بأشحها: الضوء الأكثر لا يفيد إن كان النبات يفتقر إلى ثاني أكسيد الكربون. إن زدت العامل المحدد ترتفع السرعة حتى يتولى عامل آخر، ولهذا ترتفع المنحنيات ثم تستوي.

لماذا يتغير الضوء كثيرًا عند تحريك المصباح؟

ضوء المصباح الصغير ينتشر على كرة، فتنخفض شدته مع مربع المسافة: عند ضعف المسافة يصل ربع الضوء، وعند ثلاثة أضعافها التُسع. ولهذا تُرسم السرعة عادةً مقابل 1 ÷ d²، الذي يتناسب مع شدة الضوء.

لماذا لا يطلق النبات فقاعات في الضوء الخافت؟

النباتات تتنفس طوال الوقت وتستهلك الأكسجين. في الضوء الخافت، لا ينتج البناء الضوئي من الأكسجين إلا بقدر ما يستهلكه التنفس، أو أقل، فلا يبقى شيء لتكوين الفقاعات. وشدة الضوء التي يتوازن عندها الاثنان هي نقطة التعويض.

هل عدّ الفقاعات طريقة دقيقة لقياس البناء الضوئي؟

إنها سريعة لكنها تقريبية. الفقاعات بأحجام مختلفة، وجزء من الأكسجين يذوب في الماء، والغاز ليس أكسجينًا نقيًا. جمع الغاز في مخبار مقلوب أو حقنة، أو قياس الأكسجين المذاب بمجس، يعطي أرقامًا أفضل.

تقول إن WebGL معطّل.

يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.

هل يُرفع أي شيء؟

لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.

مزيد من محاكاة الأحياء

مزيد من المحاكاة العلمية

محاكي حركة المقذوفاتمحاكي البندولمحاكي تجربة الشق المزدوجمحاكي المجال الكهربائيمحاكي المداراتمحاكي الكتلة والنابضمحاكي تشتت رذرفوردعارض تصادمات الجسيماتمحاكي الاضمحلال الإشعاعيمحاكي ذرة بورعارض الجزيئات ثلاثي الأبعادمحاكي الغاز المثاليمحاكي العدسات والمرايامحاكي الموجات الموقوفةمحاكي تأثير دوبلرمحاكي التصادمات والزخم الخطيمحاكي دوائر RC وRLمحاكي الجسيمات المشحونة في مجال مغناطيسيمحاكي إشعاع الجسم الأسودمحاكي النسبية الخاصةمحاكي الانكسار والانعكاس الكلي الداخليمحاكي دوائر التوالي والتوازيمحاكي تدفق الموائع ومبدأ برنوليمحاكي الحث الكهرومغناطيسيمحاكي منحنيات المعايرةمحاكي سرعة التفاعل ونظرية التصادممحاكي الاتزان الكيميائي (لوشاتلييه)محاكي الخلايا الجلفانية والتحليل الكهربائيمحاكي منحنيات التسخين وتغيرات الطورالمدارات الذرية ثلاثية الأبعادمحاكي المحاليل المنظِّمةمحاكي الكروماتوغرافيامحاكي المطياف الضوئي وقانون بير-لامبرتالشبكات البلورية ثلاثية الأبعادمحاكي الفصول وطول النهارمحاكي الصفائح التكتونية والزلازلمحاكي أطوار القمر والمد والجزر والكسوفمحاكي الاحتباس الحراريمحاكي تطور النجوم ومخطط هرتزشبرونغ-راسلمحاكي لوح غالتونمحاكي متسلسلات فورييه

حاسبات وأدوات ذات صلة

الأدلة